Инсталации за газ пропан-бутан

Основни характеристики на газ пропан-бутан. Схеми на свързване на газови инсталации.

Пропан-бутанът, известен също като LPG (съкращение от първите букви на английските думи втечнен петролен газ), представлява смес от леки въглеводороди - пропан (C3H8) и бутан (C4H10), които се намират в газообразно агрегатно състояние при атмосферна температура и налягане.

Както е добре известно, при нормални условия (0 оС и 760 mm живачен стълб) пропан-бутанът е горима газова смес, без цвят и вкус. При незначителни повишавания на налягането или понижаване на температурата той преминава в течност. Свойствата на сместа от въглеводороди са в зависимост от процентното съдържание на отделните съставки в нея.

В течно състояние пропан-бутанът е около два пъти по-лек от водата, поради което свободно изплува над нея и създава условия за допълнително изпарение и загазяване на атмосферата. В газообразно състояние той е около два пъти по-тежък от въздуха.

Добив на пропан-бутан

Приблизително 60% от световния добив на пропан-бутан е чрез извличането му от находища на петрол и природен газ. Около 40% се добива при преработката на нефт в рафинерии. Отличава се с изключително разнообразен набор от приложения. Използва се в жилищни и офис сгради, във ферми и др. за покриване на голяма част от енергийните им нужди.

Непрекъснато се увеличава значението му и като алтернативно транспортно гориво. Около 5,5 млн. превозни средства в целия свят се захранват с пропан-бутан. В този случай потребителите са привлечени от по-дългия живот на двигателя на автомобила, който осигурява употребата на пропан-бутан, както и от по-ниските експлоатационни разходи. Индустриалният сектор също не прави изключение.

Сред промишлените потребители на пропан-бутан са предприятия от металургичната, керамичната, стъкларската, текстилната, хартиената и много други индустрии, при които е от особено значение точният контрол на температурата, лесното съхранение на енергоносителя и чистото изгаряне. Както и останалите нефтопродукти, пропан-бутанът също намира приложение като суровина в химическата промишленост.

Химичният му строеж е прост, като основните му съставки имат различни температури на кипене: 45 оC за пропана и 0 оC за бутана. При малко увеличение на налягането или намаление на температурата, пропан-бутанът се втечнява, което позволява лесно съхранение и транспортиране.

Партньор на възобновяемите източници на енергия

Пропан-бутанът се пренася в течно състояние, а се използва под формата на газ. Това позволява в малък обем да се събере голямо количество енергия - около 12 000 килокалории в един килограм. Отсъствието на сяра и ниските емисии на азотни окиси, токсини и фини частици, които се отделят при горене на традиционните горива, превръщат пропан-бутана в един от най-екологично чистите източници на енергия в съвременния свят.

Съществено предимство на пропан-бутана е и фактът, че той се явява не конкуренция, а уникален партньор на възобновяемите източници на енергия като слънчевата и вятърната. Автоматичното превключване на съоръженията при необходимост го превръщат в безценен помощник, добавящ топлина или енергия, точно когато и колкото това е необходимо.

Подходящ за горивни клетки и микротурбини

В търсенето на по-чисти и по-ефективни източници на енергия на основата на пропан-бутан се разработват нови технологии: горивните клетки и микротурбините. Горивните клетки генерират енергия и топлина на основата на горива чрез електрохимичен процес вместо чрез изгаряне.

Клетката превръща химичната енергия на водорода и кислорода в електрическа. Микротурбините предлагат много ниски нива на емитиране на азотни окиси, висока ефективност при използване на отпадъчна топлина и преносимост, която позволява добив на електричество почти навсякъде.

Търговският пропан и търговският бутан, наричани общо втечнени газове, освен че са извлечени от подпочвени природни залежи, обикновено се получават в процеса на рафинирането на суровия петрол: например от 100 т суров петрол могат да се получат около 2,5 т втечнен газ. Налягането на газовата фаза на пропана и на бутана се увеличава с увеличаването на температурата.

Манометричното налягане на газовата фаза на търговския пропан при 273 К (0°С) е около 4,8 bar, а при 288 К (15 °С) е около 8,2 bar, докато за търговския бутан при същите условия то е съответно около 1 bar и 2,2 bar. В резултат на това съществуващото налягане в съдържателите, пълни с втечнени газове, е достатъчно да захрани всякакъв уред или консуматор.

Важно условие е обемът на съдържателя за газ да е правилно преценен според мощността на захранваните уреди.

Принципни схеми на инсталации

Възможни са различни схеми на работа на инсталациите на пропан-бутан. Важно е да се отбележи, че всяка схема се доразвива и усъвършенства при проектиране на съответния обект в зависимост от неговите специфики.

Схемата на фиг. 1 е типична за захранване на малък консуматор с малък капацитет на газовите уреди. Газовата фаза на пропан-бутана се подава от група промишлени бутилки.

Схемата на фиг. 2 също е типично решение за захранване на малък консуматор със сравнително малка мощност, но тук газовата фаза на пропан-бутана се подава от резервоар.

Схемата на фиг. 3 се прилага при подаване на газ пропан-бутан за големи мощности, съответно в големи количества. Съхранението и подаването на газа става от голям резервоар или група такива. Специфичното тук е, че от резервоара излиза течна фаза, която преминава през изпарител (воден или електрически), който осигурява достатъчен дебит газ в газова фаза за работа на консуматорите.

Съществуват и са възможни други принципни схеми за доставка, съхраняване и редуциране на пропан-бутана преди да достигне до консуматора. Така например в схемите на автомобилните газостанции се ползват и помпи, а газта се транспортира в течно състояние.